SELECTOR DE VELOCIDADES DE PARTÍCULAS CARGADAS


 

En presencia de un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B) la fuerza total electromagnética que se ejerce sobre una carga (q) es: F = q (E + v x B). Por ello, combinando adecuadamente los dos campos (E y B), se puede seleccionar a las partículas cargadas que tengan un valor determinado de la velocidad (v).

 

A la derecha se expone un dibujo de un selector de partículas aplicado a electrones. Tales electrones son emitidos por un cátodo (C) y aceleran hacia el ánodo (A). A continuación se les aplica un campo eléctrico E y un campo magnético B (ambos uniformes). Tal como muestra el dibujo, la orientación de tales campos es adecuada para ejercer sobre los electrones fuerzas de sentido opuesto. En estas condiciones la selección de electrones en función de su velocidad se basa en que la intensidad de los campos sea la precisa para que la fuerza total sobre ellos sea cero. Los electrones que cumplen esta condición no se desvían de su trayectoria y, por tanto, inciden exactamente en el lugar indicado por el punto de color rojo.

 

 

Como el módulo de la fuerza eléctrica es Fe = e·E y el de la fuerza magnética es Fm = e·v·B, al igualar ambas, se deduce que la velocidad de los electrones seleccionados es:

v = E/B (1)

 

Los electrones adquieren esa velocidad (v) y/o la energía cinética correspondiente (Ec= mv2/2) en su camino entre el cátodo y el ánodo, a lo largo del cual se les aporta una energía eléctrica (W =DV):

DV = mv2/2  (2)

 
De modo que (combinando las ecuaciones 1 y 2) se cumple la siguiente relación entre la carga y la masa de los electrones:
 

 

Thomson (1877-1945)

 

Esta fue la relación que usó Thomson para establecer la masa del electrón, a partir de los valores experimentales de la intensidad del campo eléctrico (E), el campo magnético (B) y la diferencia de potencial eléctrico (DV).

 
Artículo original del trabajo de Thomson [Philosophical Magazine, 44, 293 (1897)].